JP2023006295A - Communication device, communication control method, and communication control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークに接続された通信装置、その通信装置における通信制御方法、およびその通信装置においてその通信制御方法を実現するための通信制御プログラムに関する。 The present invention relates to a communication device connected to a network, a communication control method in the communication device, and a communication control program for realizing the communication control method in the communication device.
例えば、EtherCAT(登録商標)に従うネットワークでは、通信マスタ(以下、単に「マスタ」とも称す。)が送信した通信フレーム(以下、単に「フレーム」とも称す。)は、すべての通信スレーブ(以下、単に「スレーブ」とも称す。)を巡回した上で、マスタに戻る。通常、フレームを巡回させる経路の一部が切断等されると、すべてのスレーブの間でフレームを伝送させることができなくなる。 For example, in a network conforming to EtherCAT (registered trademark), a communication frame (hereinafter also simply referred to as "frame") transmitted by a communication master (hereinafter also simply referred to as "master") is transmitted to all communication slaves (hereinafter simply referred to as (also called "slave"), and then return to the master. Normally, if a part of the route for circulating frames is cut, the frames cannot be transmitted between all the slaves.
このようなネットワークに生じる障害に対応する耐性を高めるために、フレーム伝送経路を冗長化したネットワークも実用化されている。説明の便宜上、冗長の経路を有するネットワークを「冗長化されたネットワーク」あるいは「リング構成」と称し、冗長の経路を有していないネットワークを「冗長化されていないネットワーク」あるいは「非リング構成」とも称する。 Networks with redundant frame transmission paths have also been put to practical use in order to increase the resistance to such network failures. For convenience of explanation, a network with redundant paths is called a "redundant network" or a "ring configuration", and a network without redundant paths is called a "non-redundant network" or a "non-ring configuration". Also called
一方、ネットワークに生じる障害を検出するための技術および方法が提案されている。
例えば、特開2008-244714号公報(特許文献1)は、主信号の通信断を引き起こすことなくアウトオブサービス回線試験を実行可能な回線試験装置および回線試験方法を開示している。特開平11-112539号公報(特許文献2)は、リング状ネットワークの一部の要素に障害が発生しても、ネットワーク全体の通信機能を停止させることを防止する技術を開示する。特開昭64-16145号公報(特許文献3)は、通信機能の異常時に早急にそれを回復させる上で好適なネットワークの構成制御方式を開示する。
On the other hand, techniques and methods have been proposed for detecting faults occurring in networks.
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-244714 (Patent Document 1) discloses a line testing apparatus and a line testing method capable of executing an out-of-service line test without causing communication interruption of the main signal. Japanese Patent Laying-Open No. 11-112539 (Patent Document 2) discloses a technique for preventing stoppage of the communication function of the entire network even if a failure occurs in some elements of the ring network. Japanese Patent Laying-Open No. 64-16145 (Patent Document 3) discloses a network configuration control method suitable for quickly recovering from an abnormality in a communication function.
上述したように、冗長化されたネットワークは、切断等の恒久的な障害に対してフレームの伝送を継続できるという利点を有するが、ネットワークに生じる障害としては、恒久的なものだけではなく、一時的なものも存在する。一時的な障害としては、例えば、ネットワークに近接した装置から間欠的に発生するノイズを受けてフレームが消失するような事態が挙げられる。このような事態が生じると、フレーム伝送の安定性が低下する。また、部品の劣化などにより、フレームを安定して伝送できない事態も想定される。 As described above, a redundant network has the advantage of being able to continue frame transmission even in the event of a permanent failure such as a disconnection. There are also things. Temporary failures include, for example, the loss of frames due to intermittent noise from devices close to the network. When such a situation occurs, the stability of frame transmission is degraded. In addition, it is assumed that the frames cannot be transmitted stably due to the deterioration of parts.
本発明のある局面の目的は、冗長化されたネットワークにおける安定性を維持するための新たな仕組みを提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide a new mechanism for maintaining stability in a redundant network.
本発明のある実施の形態に従う通信装置は、フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続される通信部を含む。ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されている。ネットワークには1または複数のデバイスが接続されている。通信装置は、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集する収集部と、2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断する接続管理部と、ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する特定部とを含む。 A communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes a communication unit connected to a network configured to allow frames to circulate. At least some routes in the network are redundant. One or more devices are connected to the network. The communication device includes a collection unit that collects statistical information about frames transmitted over the network, and a connection management unit that logically disconnects the section between the two devices by sending a command to the two devices. and an identification unit that identifies a section in which a fault has occurred based on changes in statistical information when sections included in the network are logically disconnected.
この構成によれば、2つのデバイスの間の区間を論理的に切断したときに、当該区間において障害が発生していれば、統計情報に変化が生じ得る。このような統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を確実に特定できる。障害が発生している区間を特定することで、当該障害による影響をより容易に除去できる。 According to this configuration, when a section between two devices is logically disconnected and a fault occurs in the section, the statistical information may change. Based on such changes in statistical information, it is possible to reliably identify the section in which the fault has occurred. By specifying the section in which the fault occurs, the influence of the fault can be removed more easily.
接続管理部は、障害が発生している区間をネットワークから分離した状態を維持するようにしてもよい。この構成によれば、障害が発生している区間による影響を排除できる。 The connection management unit may maintain a state in which the faulty section is separated from the network. According to this configuration, it is possible to eliminate the influence of the faulty section.
接続管理部は、ユーザ操作に従って、障害が発生している区間をネットワークから分離するようにしてもよい。この構成によれば、例えば、複数の区間において障害が発生しているような場合に、いずれの区間を優先的に分離するのかといった判断をユーザが行うことができる。 The connection management unit may isolate the faulty section from the network in accordance with the user's operation. According to this configuration, for example, when failures occur in a plurality of sections, the user can determine which section should be preferentially separated.
統計情報は、通信装置から送信されたフレーム数に対する、消失したフレームおよびエラーが発生したフレームの数の割合を示すエラー発生率を含んでいてもよい。この構成によれば、ネットワークを伝送されるフレームに生じ得るエラーを定量的に評価できる。 The statistical information may include an error rate indicating the ratio of the number of lost frames and frames with errors to the number of frames transmitted from the communication device. With this configuration, it is possible to quantitatively evaluate errors that may occur in frames transmitted over the network.
特定部は、論理的に接続した区間毎のエラー発生率が抑制される度合いに基づいて、障害が発生している区間である可能性を決定するようにしてもよい。この構成によれば、複数の区間において障害が発生しているような場合において、より大きな影響を与え得る障害を容易に特定できる。 The identifying unit may determine the possibility of a faulty section based on the degree to which the error rate of each logically connected section is suppressed. According to this configuration, when failures occur in a plurality of sections, it is possible to easily identify failures that may have a greater impact.
特定部は、統計情報が予め定められた条件を満たした場合に、障害が発生している区間を特定する処理を開始するようにしてもよい。この構成によれば、何らかの障害しなければ、障害が発生している区間を特定する処理が開始されないので、通信装置での処理負荷を低減できる。 The identifying unit may start the process of identifying the faulty section when the statistical information satisfies a predetermined condition. According to this configuration, unless some kind of failure occurs, the process of identifying the section in which the failure occurs is not started, so the processing load on the communication device can be reduced.
接続管理部は、隣接する2つのデバイスを順次選択し、当該選択した2つのデバイスに対してポートをクローズするコマンドを送信し、その後、当該選択した2つのデバイスに対してポートをオープンするコマンドを送信するようにしてもよい。この構成によれば、2つのデバイスを任意に順次選択していき、各選択された2つのデバイスの間の区間を順次評価できる。 The connection management unit sequentially selects two adjacent devices, transmits a port close command to the selected two devices, and then transmits a port open command to the selected two devices. You may make it transmit. According to this configuration, two devices can be arbitrarily selected in sequence, and the interval between each selected two devices can be evaluated in sequence.
通信装置は、障害が発生している区間を外部へ通知するための通知部をさらに含む。この構成によれば、ユーザなどに対して、障害が発生している区間を知らせることができる。 The communication device further includes a notification unit for notifying the outside of the section in which the failure has occurred. According to this configuration, it is possible to inform the user or the like of the section in which the failure occurs.
本発明の別の実施の形態によれば、フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続された通信装置で実行される通信制御方法が提供される。ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されている。ネットワークには1または複数のデバイスが接続されている。通信制御方法は、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップと、2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップと、ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップとを含む。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a communication control method executed by a communication device connected to a network configured to loop frames. At least some routes in the network are redundant. One or more devices are connected to the network. A communication control method includes the steps of collecting statistical information about frames transmitted over a network, sending a command to two devices to logically disconnect a section between the two devices, and identifying a section in which a fault occurs based on changes in statistical information when sections included in the network are logically disconnected.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続されたコンピュータで実行される通信制御プログラムが提供される。ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されている。ネットワークには1または複数のデバイスが接続されている。通信制御プログラムはコンピュータに、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップと、2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップと、ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップとを実行させる。 According to yet another embodiment of the present invention, there is provided a communication control program executed by a computer connected to a network configured to loop frames. At least some routes in the network are redundant. One or more devices are connected to the network. The communication control program instructs the computer to collect statistical information about frames transmitted over the network, and to send a command to two devices to logically disconnect the section between the two devices. and identifying a section in which a fault has occurred based on changes in statistical information when sections included in the network are logically disconnected.
本発明のある実施の形態によれば、冗長化されたネットワークにおける安定性を維持できる。 According to one embodiment of the present invention, stability can be maintained in a redundant network.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
<A.適用例>
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。
<A. Application example>
First, an example of a scene to which the present invention is applied will be described.
図1は、本実施の形態に従う通信システム1のネットワーク構成例を示す模式図である。図1(A)および図1(B)を参照して、通信システム1は、通信マスタ(マスタ)として機能する通信装置(一例として、PLC100)と、通信スレーブ(スレーブ)として機能する入出力装置などの機能デバイス200-1~200-5(以下、「機能デバイス200」とも総称する。)および中継デバイス300とを含む。また、機能デバイス200および中継デバイス300を「デバイス」または「スレーブデバイス」と総称することもある。マスタおよびデバイスは、いずれもネットワークに接続されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a network configuration example of a
以下の説明においては、通信装置の一例として、任意の制御演算を実行するPLC(プログラマブルロジックコントローラ)を想定して説明するが、PLCに限らずマスタとして機能し得る任意の装置に適用可能である。 In the following description, a PLC (Programmable Logic Controller) that executes arbitrary control calculations is assumed as an example of a communication device, but the present invention is not limited to PLCs and can be applied to any device that can function as a master. .
PLC100は、フレームの送受信を行うためのポート151を有している。機能デバイス200-1~200-5の各々は、フレームを送受信するための第1ポート251および第2ポート252を有している。
The
機能デバイス200の各々において、通常、第1ポート251は、フレームが入力されるポート(INポート)として用いられ、第2ポート252は、フレームが出力されるポート(OUTポート)として用いられる。但し、ネットワークを構成する経路の一部が切断等されると、第1ポート251および第2ポート252の各々は、フレームが入力されるポート(INポート)、および/または、フレームが出力されるポート(OUTポート)として用いられる。
In each
中継デバイス300は、フレームを送受信するための第1ポート351、第2ポート352および第3ポート353を有している。中継デバイス300は、あるポートでフレームを受信すると、予め定められた規則に従って決定される別のポートから、当該受信したフレームを送信する。図1(A)に示す例では、予め定められた規則として、第1ポート351→第2ポート352→第3ポート353→第1ポート351→・・・といった循環的な規定が採用されてもよい。
The
通常のフレーム伝送においては、PLC100のポート151から送信されたフレームは、ケーブル20、中継デバイス300の第1ポート351、中継デバイス300の第2ポート352、ケーブル21、機能デバイス200-1の第1ポート251、機能デバイス200-1の第2ポート252、ケーブル22、機能デバイス200-2の第1ポート251、機能デバイス200-2の第2ポート252、ケーブル23、機能デバイス200-3の第1ポート251、機能デバイス200-3の第2ポート252、ケーブル24、機能デバイス200-4の第1ポート251、機能デバイス200-4の第2ポート252、ケーブル25、機能デバイス200-5の第1ポート251、機能デバイス200-5の第2ポート252、ケーブル26、中継デバイス300の第3ポート353、ケーブル20の順で一巡して、PLC100のポート151に戻る。
In normal frame transmission, a frame transmitted from
図1に示すネットワークにおいて、中継デバイス300から終端の機能デバイス200-5までの経路は、ケーブル21~ケーブル25の経路と、ケーブル26の経路とを含む。すなわち、ネットワークは、2つの経路を有しており、少なくとも一部の経路は冗長化されている。
In the network shown in FIG. 1, the route from
PLC100は、機能構成として、収集モジュール50と、接続管理モジュール60と、特定モジュール70とを含む。
The
収集モジュール50は、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集する。
A
接続管理モジュール60は、ネットワークに接続されたデバイス(機能デバイス200および中継デバイス300)に対して、任意のコマンドを送信することで、ネットワークの任意の区間の切断/接続を管理する。典型的には、接続管理モジュール60は、隣接する2つのデバイスに対してポートを論理的にクローズするコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断する。また、接続管理モジュール60は、隣接する2つのデバイスに対してポートを論理的にオープンするコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に接続する。
The
特定モジュール70は、ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する。
The
本明細書において、「障害」は、フレームの伝送に悪影響を与える任意の事象を包含する概念である。「障害」は、例えば、フレームの伝送を阻害する外部からのノイズに起因するもの、部品の劣化などに起因するもの、ケーブルの断線や破断などに起因するものなどが挙げられる。 As used herein, "failure" is a concept encompassing any event that adversely affects frame transmission. The "failure" includes, for example, external noise that interferes with frame transmission, degradation of components, disconnection or breakage of cables, and the like.
以下、特定モジュール70による障害が発生している区間の特定の典型例について説明する。
A typical example of identifying a faulty section by the identifying
図1(A)に示すように、機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間に障害が発生している場合を想定する。この状態においては、ネットワーク上のフレーム伝送に影響が生じており、収集モジュール50が収集する統計情報は、フレームの伝送に何らかの異常が生じていることを示す特徴が含まれることになる。
As shown in FIG. 1A, it is assumed that a failure occurs between functional devices 200-2 and 200-3. In this situation, frame transmission on the network is affected, and the statistical information collected by the
ここで、図1(B)に示すように、接続管理モジュール60が機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間の区間を論理的に切断したとする。すると、フレームは、機能デバイス200-2および機能デバイス200-3においてそれぞれ折り返されるので、障害が発生している機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間を通過しなくなる。その結果、フレームの伝送への影響が生じなくなるので、収集モジュール50が収集する統計情報は、フレームの伝送に何らかの異常が生じていることを示す特徴が抑制されることになる。
Assume that the
接続管理モジュール60は、論理的に切断する区間を順次切り替え、特定モジュール70は、論理的に切断される区間毎の統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する。
The
以下、このような仕組みを実現するための構成、処理、機能などについて詳述する。
<B.ハードウェア構成例>
次に、本実施の形態に従う通信システム1を構成する各装置のハードウェア構成例について説明する。
The configuration, processing, functions, etc. for realizing such a mechanism will be described in detail below.
<B. Hardware configuration example>
Next, a hardware configuration example of each device configuring
(b1:通信装置(PLC100))
図2は、本実施の形態に従う通信システム1のPLC100のハードウェア構成例を示す模式図である。図2を参照して、PLC100は、主たるハードウェアコンポーネントとして、プロセッサ102と、メインメモリ104と、ストレージ110と、フィールドネットワークコントローラ112と、ローカルバスコントローラ114とを含む。これらのハードウェアコンポーネントは、内部バス118を介して電気的に接続される。
(b1: communication device (PLC 100))
FIG. 2 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of
プロセッサ102は、制御演算を実行する演算処理部に相当し、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などで構成される。具体的には、プロセッサ102は、ストレージ110に格納されたプログラムを読出して、メインメモリ104に展開して実行することで、制御対象に応じた制御演算、および、後述するような各種処理を実現する。
The
メインメモリ104は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ110は、例えば、SSD(Solid State Drive)やHDD(Hard Disk Drive)などの不揮発性記憶装置などで構成される。
The
ストレージ110には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム1102、および、制御対象に応じて作成されたユーザプログラム1104などが格納される。システムプログラム1102は、PLC100における基本的な機能を実現するため、通信制御プログラムの少なくとも一部とみなすことができる。
The storage 110 stores a
典型的には、システムプログラム1102は、接続管理モジュール60および特定モジュール70(図1)を実現するための命令を含んでいる。
Typically,
フィールドネットワークコントローラ112は、通信部に相当し、フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続される。より具体的には、フィールドネットワークコントローラ112は、ポート151を有しており、フレームの送受信処理を担当する。PLC100のフィールドネットワークコントローラ112は、マスタとして機能するためのネットワーク管理モジュール1122を有しているネットワーク管理モジュール1122は、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集する。すなわち、ネットワーク管理モジュール1122は、収集モジュール50(図1)を含む。さらに、フィールドネットワークコントローラ112は、フレームを周期的に送受信するための同期カウンタを有していてもよい。
The
ローカルバスコントローラ114は、内部バス118を介して、1または複数の機能ユニット116と電気的に接続される。機能ユニット116は、制御対象との間で各種の信号をやり取りする機能などを含む。機能ユニット116は、例えば、制御対象からのデジタル信号を受取るDI(Digital Input)機能、制御対象に対してデジタル信号を出力するDO(Digital Output)機能、制御対象からのアナログ信号を受取るAI(Analog Input)機能、制御対象に対してアナログ信号を出力するAO(Analog Output)機能のうち1または複数の機能を有している。さらに、機能ユニット116としては、PID(Proportional Integral Derivative)制御やモーション制御といった特殊機能を実装したコントローラを含み得る。
図2には、プロセッサ102がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。あるいは、PLC100の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン)を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOS(Operating System)を並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。
FIG. 2 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the
また、図1に示す収集モジュール50、接続管理モジュール60、および特定モジュール70の各々についても、どのように実装してもよい。
Also, each of the
さらに、PLC100に表示装置やサポート装置などの機能を統合した構成を採用してもよい。
Furthermore, a configuration in which functions such as a display device and a support device are integrated into the
(b2:機能デバイス200)
図3は、本実施の形態に従う通信システム1の機能デバイス200のハードウェア構成例を示す模式図である。図3を参照して、機能デバイス200は、主たるハードウェアコンポーネントとして、制御回路206と、フィールドネットワークコントローラ212と、機能モジュール220とを含む。
(b2: functional device 200)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of
制御回路206は、機能デバイス200における処理を主体的に実行する演算処理部である。制御回路206は、典型的には、プロセッサ202と、メインメモリ204と、ストレージ210とを含む。プロセッサ202は、CPUやGPUなどで構成される。メインメモリ204は、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ210は、例えば、SSDなどの不揮発性記憶装置などで構成される。なお、ストレージ210として、ROM(Read Only Memory)を採用してもよい。
The
なお、制御回路206は、専用のハードウェア回路(例えば、ASICまたはFPGAなど)を用いて実装してもよい。
Note that the
フィールドネットワークコントローラ212は、第1ポート251および第2ポート252を有しており、フレームの送受信処理を担当する。機能デバイス200のフィールドネットワークコントローラ212は、通信スレーブ(スレーブ)として機能する。なお、フィールドネットワークコントローラ212は、フレームを周期的に送受信するための同期カウンタを有していてもよい。
The
機能モジュール220は、図2に示す機能ユニット116と同様に、制御対象との間で各種の信号をやり取りする処理などを担当する。
The
(b3:中継デバイス300)
図4は、本実施の形態に従う通信システム1の中継デバイス300のハードウェア構成例を示す模式図である。図4を参照して、中継デバイス300は、主たるハードウェアコンポーネントとして、制御回路306と、フィールドネットワークインターフェイス312とを含む。
(b3: relay device 300)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of
制御回路306は、中継デバイス300におけるフレームの伝送処理を主体的に実行する演算処理部である。制御回路306は、典型的には、プロセッサ302と、メインメモリ304と、ストレージ310とを含む。プロセッサ302は、CPUやGPUなどで構成される。メインメモリ304は、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ310は、例えば、SSDなどの不揮発性記憶装置などで構成される。なお、ストレージ310として、ROMを採用してもよい。
The
なお、制御回路306は、専用のハードウェア回路(例えば、ASICまたはFPGAなど)を用いて実装してもよい。
Note that the
フィールドネットワークインターフェイス312は、フレームを送受信するための第1ポート351、第2ポート352および第3ポート353を有している。なお、中継デバイス300もマスタから見れば1つのスレーブとして取り扱われる。
The
<C.障害箇所の特定および分離>
次に、本実施の形態に従う通信システム1における障害箇所の特定および分離の処理について説明する。本実施の形態に従う通信システム1は、マスタとして機能するPLC100が収集する統計情報の変化に基づいて、何らかの障害が発生している箇所(以下、「障害箇所」とも称す。)を特定(あるいは、推定)する。
<C. Identification and Isolation of Fault Location>
Next, processing for identifying and isolating a failure location in
より具体的には、PLC100は、ネットワークの各区間を論理的に順次切断していき、切断した区間に応じて生じる統計情報の変化から障害箇所を特定する。
More specifically, the
なお、通信システム1は、冗長化されたネットワーク(リング構成)を採用しているので、ネットワークを構成する経路の一部を論理的に切断したとしても、フレームの伝送は継続される。
Since the
ここで、統計情報は、ネットワークを伝送されるフレームの状態を所定期間に亘って集約した結果であり、例えば、フレームの消失やエラーフレームの発生などの情報を含む。より具体的には、フレームの消失は、PLC100から送信したフレームが所定時間内にPLC100へ戻ってこない(タイムアウトした)状態を意味する。また、エラーフレームの発生は、フレームに含まれる誤り検出情報(チェックビットやパリティビットなど)に基づいて、フレーム中のデータが破損した状態を意味する。以下では、統計情報に含まれる何らかの異常が発生する頻度を「エラー発生率」とも総称する。エラー発生率は、単位時間当たりのエラーが発生した回数に相当する。より具体的には、エラー発生率は、PLC100から送信されたフレーム数に対する、消失したフレームおよびエラーが発生したフレームの数の割合を示す。
Here, the statistical information is the result of summarizing the states of frames transmitted over a network over a predetermined period, and includes information such as loss of frames and generation of error frames. More specifically, frame loss means a state in which a frame transmitted from
PLC100は、任意のデバイス(機能デバイス200および中継デバイス300)に対してポートを論理的にオープン/クローズするコマンドを送信することができる。一方、各デバイスは、PLC100からのコマンドに従って、指定されたポートを論理的にオープン/クローズする。ポートを論理的にクローズすることで、対象のポートを介したフレームの送受信ができなくなり、対象のポートが物理的に切断された状態と実質的に同じになる。逆に、ポートを論理的にオープンすることで、対象のポートが物理的に接続された状態と実質的に同じになる。
具体的な処理順として、まず、PLC100は、統計情報160のエラー発生率が増加することで、何らかの障害が発生していることを検出する。そして、PLC100は、機能デバイス200に対してコマンドを送信することで、ネットワークの各区間を順次切断するとともに、各状態における統計情報160の変化に基づいて、切断した区間が障害箇所であるか否かを判断する。最終的に、PLC100は、特定した障害箇所に対応する区間を分離する。
As a specific processing order, first, the
図5は、本実施の形態に従う通信システム1における障害箇所の特定および分離の処理の一例を説明するための図である。図5には、機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間に障害が発生している場合の例を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of fault location identification and isolation processing in
図5(A)を参照して、まず、PLC100は、中継デバイス300と機能デバイス200-1との間の区間を切断する。より具体的には、PLC100は、中継デバイス300の第2ポート352をクローズするコマンド、および、機能デバイス200-1の第1ポート251をクローズするコマンドをそれぞれ送信する。すると、中継デバイス300の第2ポート352と、機能デバイス200-1の第1ポート251との間には、フレームが伝送されなくなる。
Referring to FIG. 5A, first,
この状態において、中継デバイス300において、第1ポート351で受信したフレームは、第2ポート352ではなく第3ポート353から送信される。また、機能デバイス200-1は、第2ポート252でフレームを受信すると、処理後のフレームを第2ポート252から送信する。すなわち、機能デバイス200-1の第2ポート252でフレームが折り返されることになる。このようなフレームの伝送経路の変更によって、フレームの伝送は継続される。
In this state, in
PLC100は、区間を切断した状態において、統計情報160のエラー発生率が相対的に高い状態が継続しているか否かを判断する。図5(A)の状態においては、切断された区間に障害箇所が含まれないので、エラー発生率が相対的に高い状態は継続する。そのため、PLC100は、障害箇所は別の区間であると判断する。そして、PLC100は、切断した区間を再接続する。より具体的には、PLC100は、中継デバイス300の第2ポート352をオープンするコマンド、および、機能デバイス200-1の第1ポート251をオープンするコマンドをそれぞれ送信する。
The
図5(B)を参照して、次に、PLC100は、機能デバイス200-1と機能デバイス200-2との間の区間を切断する。より具体的には、PLC100は、機能デバイス200-1の第2ポート252をクローズするコマンド、および、機能デバイス200-2の第1ポート251をクローズするコマンドをそれぞれ送信する。すると、機能デバイス200-1の第2ポート252と、機能デバイス200-2の第1ポート251との間には、フレームが伝送されなくなる。
Referring to FIG. 5B,
この状態において、機能デバイス200-1は、第1ポート251でフレームを受信すると、処理後のフレームを第1ポート251から送信する。すなわち、機能デバイス200-1の第1ポート251でフレームが折り返されることになる。同様に、機能デバイス200-2は、第2ポート252でフレームを受信すると、処理後のフレームを第2ポート252から送信する。すなわち、機能デバイス200-2の第2ポート252でフレームが折り返されることになる。このようなフレームの伝送経路の変更によって、フレームの伝送は継続される。
In this state, functional device 200 - 1 transmits the processed frame from
PLC100は、区間を切断した状態において、統計情報160のエラー発生率が相対的に高い状態が継続しているか否かを判断する。図5(B)の状態においては、切断された区間に障害箇所が含まれないので、エラー発生率が相対的に高い状態は継続する。そのため、PLC100は、障害箇所は別の区間であると判断する。そして、PLC100は、切断した区間を再接続する。より具体的には、PLC100は、機能デバイス200-1の第2ポート252をオープンするコマンド、および、機能デバイス200-2の第1ポート251をオープンするコマンドをそれぞれ送信する。
The
図5(C)を参照して、次に、PLC100は、機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間の区間を切断する。より具体的には、PLC100は、機能デバイス200-2の第2ポート252をクローズするコマンド、および、機能デバイス200-3の第1ポート251をクローズするコマンドをそれぞれ送信する。すると、機能デバイス200-2の第2ポート252と、機能デバイス200-3の第1ポート251との間には、フレームが伝送されなくなる。
Referring to FIG. 5(C),
この状態において、機能デバイス200-2は、第1ポート251でフレームを受信すると、処理後のフレームを第1ポート251から送信する。すなわち、機能デバイス200-2の第1ポート251でフレームが折り返されることになる。同様に、機能デバイス200-3は、第2ポート252でフレームを受信すると、処理後のフレームを第2ポート252から送信する。すなわち、機能デバイス200-3の第2ポート252でフレームが折り返されることになる。このようなフレームの伝送経路の変更によって、フレームの伝送は継続される。
In this state, when the functional device 200 - 2 receives a frame at the
PLC100は、区間を切断した状態において、統計情報160のエラー発生率が相対的に高い状態が継続しているか否かを判断する。図5(C)の状態においては、切断された区間に障害箇所が含まれるので、エラー発生率は抑制されることになる。そのため、PLC100は、現在接続している区間に障害箇所が存在すると判断する。そして、PLC100は、対象の区間を切断した状態で維持する。この状態において、障害箇所の特定および障害箇所の分離の処理が完了する。
The
図6は、本実施の形態に従う通信システム1における障害箇所の特定および分離の処理手順を示すフローチャートである。図6に示す各ステップは、マスタとして機能するPLC100のプロセッサ102がシステムプログラム1102(通信制御プログラムの一例)を実行することで実現されてもよい。
FIG. 6 is a flow chart showing a processing procedure for identifying and isolating a failure location in
図6を参照して、PLC100は、ネットワークを伝送するフレームについての統計情報160を収集する。より具体的には、PLC100は、統計情報160のエラー発生率を取得する(ステップS2)。そして、PLC100は、取得したエラー発生率が予め定められた障害発生基準を満たしているか否かを判断する(ステップS4)。障害発生基準は、例えば、エラー発生率が予め定められたしきい値を超えていることを含む。取得したエラー発生率が障害発生基準を満たしていなければ(ステップS4においてNO)、ステップS2以下の処理が繰り返される。
Referring to FIG. 6,
取得したエラー発生率が障害発生基準を満たしていれば(ステップS4においてYES)、PLC100は、ネットワークに何らかの障害が発生していると判断する(ステップS6)。そして、以下に示すような障害箇所の特定および分離の処理を開始する。このように、PLC100は、統計情報160が予め定められた条件を満たした場合に、障害が発生している区間を特定する処理を開始するようにしてもよい。
If the obtained error rate satisfies the failure occurrence criteria (YES in step S4),
PLC100は、2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断する。より具体的には、PLC100は、ネットワークに含まれる区間のうち対象の区間を選択する(ステップS8)。そして、PLC100は、選択した対象の区間に接続された2つのポートをそれぞれクローズするコマンドをそれぞれ送信する(ステップS10)。クローズするコマンドによって、ネットワークの対象の区間が論理的に切断される。
The
続いて、PLC100は、統計情報160のエラー発生率を取得する(ステップS12)。そして、PLC100は、取得したエラー発生率が予め定められた障害箇所特定基準を満たしているか否かを判断する(ステップS14)。障害箇所特定基準は、例えば、エラー発生率が予め定められたしきい値以下であることを含む。すなわち、PLC100は、対象の区間を切断することによって、エラー発生率が抑制されたか否かを判断する。
Then, PLC100 acquires the error rate of the statistical information 160 (step S12). Then, the
取得したエラー発生率が障害発生基準を満たしていれば(ステップS14においてYES)、PLC100は、対象の区間において障害が発生していると判断する(ステップS16)。PLC100は、必要な通知処理などを行って(ステップS18)、現在の対象の区間が切断されている状態を維持する(ステップS20)。このように、PLC100は、障害が発生している区間をネットワークから分離した状態を維持する。そして、処理は終了する。
If the acquired error rate satisfies the failure occurrence criteria (YES in step S14), the
これに対して、取得したエラー発生率が障害発生基準を満たしていなければ(ステップS14においてNO)、PLC100は、対象の区間において障害が発生していないと判断し、選択した対象の区間に接続された2つのポートをそれぞれオープンするコマンドをそれぞれ送信する(ステップS22)。
On the other hand, if the acquired error rate does not satisfy the failure occurrence criteria (NO in step S14), the
このようにして、PLC100は、ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの統計情報160の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する。このとき、PLC100は、隣接する2つのデバイスを順次選択し、当該選択した2つのデバイスに対してポートをクローズするコマンドを送信し、その後、当該選択した2つのデバイスに対してポートをオープンするコマンドを送信する。
In this way, the
続いて、PLC100は、ネットワークに含まれる区間のすべてを選択済であるか否かを判断する(ステップS24)。
Subsequently, the
ネットワークに含まれる区間のすべてを選択済でなければ(ステップS24においてNO)、PLC100は、ネットワークに含まれる区間のうち未選択の区間から対象の区間を選択する(ステップS26)。そして、ステップS10以下の処理が繰り返される。
If all sections included in the network have not been selected (NO in step S24),
ネットワークに含まれる区間のすべてを選択済であれば(ステップS24においてYES)、PLC100は、障害箇所を一意に特定することができないと判断する(ステップS28)。PLC100は、必要に応じて、障害箇所を推定するための処理を実行する(ステップS30)。そして、処理は終了する。
If all sections included in the network have been selected (YES in step S24),
<D.障害箇所の推定>
次に、障害箇所を推定するいくつかの例について説明する。具体的には、区間毎にエラー発生率がどのように変化するのかに応じて、障害箇所であるか可能性を推定し、分離すべき区間を優先順位付けする。
<D. Estimation of Failure Location>
Next, some examples of estimating the fault location will be described. Specifically, according to how the error rate changes for each section, the possibility of a fault location is estimated, and the sections to be separated are prioritized.
図7は、本実施の形態に従う通信システム1において障害箇所が1箇所の場合の処理例を説明するための図である。図7(A)に示すように、機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間に障害が発生している例を想定する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a processing example when there is one failure location in
図7(B)に示すように、ネットワークの区間を切断する前においては、統計情報160の一例であるエラー発生率(=エラーフレーム数/フレーム送信数)が10%であったとする。
As shown in FIG. 7B, it is assumed that the error rate (=number of error frames/number of transmitted frames), which is an example of the
なお、エラー発生率は、図6に示すステップS2において取得される値であり、一定時間内に送信されたフレーム数(または、受信されたフレーム数)と、エラーフレーム数とに基づいて、ネットワーク全体のエラー発生率(=エラーフレーム数/フレーム送信数(または、フレーム受信数))として算出される。なお、エラーフレーム数は、何らかのエラーが発生したフレームに加えて、伝送途中に消失してフレームも含む。 Note that the error rate is a value acquired in step S2 shown in FIG. It is calculated as the overall error rate (=number of error frames/number of frames transmitted (or number of frames received)). Note that the number of error frames includes frames lost during transmission in addition to frames in which some kind of error has occurred.
上述したように、PLC100は、各区間を切断しつつ、統計情報160の変化に基づいて、障害箇所を特定する。図7(C)に示すように、統計情報160は、各区間を切断した場合のエラー発生率を含む。
As described above, the
各区間を切断した場合のエラー発生率は、図6に示すステップS12において取得される値であり、各区間を切断した場合において、一定時間内に送信されたフレーム数(または、受信されたフレーム数)と、エラーフレーム数とに基づいて、各区間を切断した場合のエラー発生率(=エラーフレーム数/フレーム送信数(または、フレーム受信数))として算出される。 The error rate when each section is cut is the value acquired in step S12 shown in FIG. 6, and when each section is cut, the number of frames transmitted (or number) and the number of error frames, the error rate (=number of error frames/number of frames transmitted (or number of frames received)) when each section is cut is calculated.
PLC100は、各区間を切断したときのエラー発生率の変化に基づいて、各区間を切断したことで生じるエラー発生率を抑制できる効果として、寄与率を算出する。寄与率は、論理的に接続した区間毎のエラー発生率が抑制される度合いを示すものである。より具体的には、寄与率は、各区間を切断したときのエラー発生率の低減量を切断前のエラー発生率を基準として算出した割合を意味する。すなわち、寄与率={(切断前のエラー発生率)-(各区間を切断したときのエラー発生率)}/(切断前のエラー発生率)として算出される。このように、ネットワーク全体のエラー発生率と、各区間を切断した場合のエラー発生率とに基づいて、寄与率が算出される。
The
図7(C)に示す例では、S3-S4間(機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間)を切断したときの寄与率が100%であり、それ以外の区間については寄与率が0%であるので、切断対象はS3-S4間と一意に決定される。すなわち、S3-S4間に対してのみ優先順位として「1」が設定される。 In the example shown in FIG. 7C, the contribution rate is 100% when the section S3-S4 (between the functional device 200-2 and the functional device 200-3) is disconnected, and the contribution rate is 100% for other sections. Since the rate is 0%, the cutting target is uniquely determined between S3 and S4. That is, "1" is set as the priority only for S3-S4.
図8は、本実施の形態に従う通信システム1において障害箇所が2箇所の場合の処理例を説明するための図である。図8(A)に示すように、機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間、ならびに、機能デバイス200-4と機能デバイス200-5との間に障害が発生している例を想定する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a processing example when there are two failure locations in
図8(B)に示すように、ネットワークの区間を切断する前においては、統計情報160の一例であるエラー発生率(=エラーフレーム数/フレーム送信数)が10%であったとする。
As shown in FIG. 8B, it is assumed that the error rate (=number of error frames/number of transmitted frames), which is an example of the
図8(C)に示す例では、S3-S4間(機能デバイス200-2と機能デバイス200-3との間)を切断したときの寄与率が70%であり、S5-S6間(機能デバイス200-4と機能デバイス200-5との間)を切断したときの寄与率が30%である。なお、それ以外の区間については寄与率が0%である。 In the example shown in FIG. 8C, the contribution rate is 70% when S3-S4 (between the functional device 200-2 and the functional device 200-3) is disconnected, and S5-S6 (between the functional device 200-4 and functional device 200-5) is 30%. Note that the contribution rate is 0% for other sections.
このような状態においては、寄与率が高い方から順に優先順位が設定される。すなわち、S3-S4間に対して優先順位として「1」が設定され、S5-S6間に対して優先順位として「2」が設定される。 In such a state, priority is set in descending order of contribution rate. That is, "1" is set as the priority between S3 and S4, and "2" is set as the priority between S5 and S6.
最終的には、より優先順位の高いS3-S4間が切断対象として決定される。但し、次に優先順位の高いS5-S6間を切断対象として選択することも想定される。 Ultimately, the section between S3 and S4, which has a higher priority, is determined to be disconnected. However, it is also assumed that S5-S6, which has the next highest priority, is selected as a disconnection target.
このように、PLC100は、論理的に接続した区間毎のエラー発生率が抑制される度合いを示す寄与率に基づいて、障害が発生している区間である可能性を決定するようにしてもよい。
In this way, the
図9は、本実施の形態に従う通信システム1において冗長化されていない経路に障害が発生した場合の処理例を説明するための図である。図9(A)に示すように、PLC100と中継デバイス300との間に障害が発生している例を想定する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a processing example when a failure occurs in a non-redundant path in
図9(B)に示すように、ネットワークの区間を切断する前においては、統計情報160の一例であるエラー発生率(=エラーフレーム数/フレーム送信数)が10%であったとする。
As shown in FIG. 9B, it is assumed that the error rate (=number of error frames/number of transmitted frames), which is an example of the
図9(C)に示す例では、いずれの区間を切断した場合においても寄与率は0%である。PLC100は、この結果に基づいて、切断した区間には障害箇所が存在しないと判断する。なお、PLC100と中継デバイス300との間の区間は、冗長化されていないので、切断することができない。そのため、PLC100は、冗長化されていない経路において何らかの障害が発生している旨を通知等する。
In the example shown in FIG. 9C, the contribution rate is 0% regardless of which section is cut. Based on this result, the
上述したように、PLC100は、各区間を切断した場合のエラー発生率をそれぞれ算出し、算出されたエラー発生率のうち、ネットワーク全体のエラー発生率に対する影響度の高い区間を障害箇所である可能性が高いと判断し、ネットワークからの分離の対象として決定する。このとき、影響度に応じて、分離の対象となる優先順位付けしてもよい。
As described above, the
<E.ユーザへの情報提供>
次に、本実施の形態に従う通信システム1がユーザへ情報を提供する構成例について説明する。
<E. Information provision to users>
Next, a configuration example in which
(e1:サポート装置)
通信システム1が提供する情報は、PLC100に接続可能なサポート装置400を介してユーザへ提供されてもよい。
(e1: support device)
Information provided by the
図10は、本実施の形態に従う通信システム1のサポート装置400のハードウェア構成例を示す模式図である。図10を参照して、サポート装置400は、一例として、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコン)を用いて実現される。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of
サポート装置400は、通信システム1のPLC100および機能デバイス200に対する設定、ならびに、PLC100で実行されるユーザプログラム1104の作成が統合的に可能な統合開発環境を提供する。統合開発環境においては、デバッグやシミュレーションなどが可能であってもよい。
The
図10を参照して、サポート装置400は、主たるハードウェアコンポーネントとして、プロセッサ402と、メインメモリ404と、入力部406と、表示部408と、ストレージ410と、通信コントローラ412と、光学ドライブ416と、USBコントローラ424とを含む。これらのハードウェアコンポーネントは、内部バス228を介して電気的に接続される。
Referring to FIG. 10,
プロセッサ402は、CPUやGPUなどで構成され、ストレージ410に格納されたプログラムを読出して、メインメモリ404に展開して実行することで、サポート装置400としての機能を実現する。
メインメモリ404は、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ410は、例えば、HDDやSSDなどの不揮発性記憶装置などで構成される。
The
ストレージ410には、基本的な機能を実現するためのOS4102、および、統合開発環境を実現するための開発プログラム4104などが格納される。開発プログラム4104は、プロセッサ402により実行されることで、統合開発環境を提供する。
The
入力部406は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受け付ける。
表示部408は、ディスプレイや各種インジケータなどで構成され、プロセッサ402からの処理結果などを出力する。
An
A
通信コントローラ412は、任意の上位ネットワークを介して、任意の情報処理装置との間でデータをやり取りする。
The
光学ドライブ416は、コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記憶媒体418(例えば、DVDなどの光学記憶媒体)から任意のデータを読み取り、および、任意のデータを記憶媒体418に書き込むことができる。
The
USBコントローラ424は、USB接続を介して、任意の情報処理装置との間のデータをやり取りする。
The
コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記憶媒体418から、その中に格納されたプログラムが読み取られてストレージ410などにインストールされてもよい。あるいは、サポート装置400で実行される各種プログラムは、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に従うサポート装置400が提供する機能は、OS4102が提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。
A program stored therein may be read from a
なお、通信システム1の稼動中において、サポート装置400は、PLC100から取り外されていてもよい。
Note that the
(e2:ユーザインターフェイス例)
本実施の形態に従う通信システム1において、PLC100は、障害が発生している区間などの情報を外部へ通知するための通知機能を有している。PLC100から提供される情報は、サポート装置400などを介してユーザへ提示されてもよい。ユーザに対して提供される情報としては、例えば、以下のようなものが想定される。
(e2: User interface example)
In
・特定された障害箇所
・分離した障害箇所
・障害箇所を特定できなかった場合に、冗長化されていない経路に障害が発生している旨
図11は、本実施の形態に従う通信システム1のサポート装置400が提供するユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。
・Identified failure location ・Separated failure location ・If the failure location cannot be identified, a message indicating that a failure has occurred in a non-redundant route. 4 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen provided by
図11(A)を参照して、ユーザインターフェイス画面450は、対象のネットワーク構成を示すネットワーク構成図452を含む。ネットワーク構成図452は、通信システム1を構成するPLC100、機能デバイス200および中継デバイス300の接続構成を示す。ネットワーク構成図452に含まれるノード間のうち、障害箇所であると特定された区間については、強調表示454が重畳されている。強調表示454によって、障害箇所であると特定された区間は、他のノード間とは異なる表示態様になっている。図11(A)は、2箇所の障害箇所が特定されている例を示すので、2つの強調表示454が重畳されている。
Referring to FIG. 11(A),
図11(A)に示されるユーザインターフェイス画面450は、分離されている区間を示す分離済マーク456をさらに含む。複数の障害箇所が特定されている場合であっても、通常は、分離される区間は1つであるので、分離済マーク456は1つだけ表示されることになる。
The
図11(B)には、ユーザが障害箇所をネットワークから分離する場合のユーザインターフェイス画面450を示す。ユーザは、ネットワーク構成図452に強調表示454が重畳されている区間のうち、分離したい区間をカーソル460を用いて選択する。すると、分離を指示するためのダイアログ458が表示されるので、ユーザは、表示されたダイアログ458をさらに選択することで、選択した区間をネットワークから分離することができる。このように、PLC100は、ユーザ操作に従って、障害が発生している区間をネットワークから分離するようにしてもよい。
FIG. 11B shows a
図12は、本実施の形態に従う通信システム1のサポート装置400が提供するユーザインターフェイス画面の別の一例を示す模式図である。図12を参照して、ユーザインターフェイス画面450は、障害箇所についての寄与率を表示する。より具体的には、ユーザインターフェイス画面450は、ネットワーク構成図452を含む。ユーザが、障害箇所をカーソル460を用いてポイントすると、対象の障害箇所の寄与率462が表示される。ユーザは、障害箇所毎の寄与率462を参照して、いずれの障害箇所を分離するかを判断することができる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing another example of a user interface screen provided by
図13は、本実施の形態に従う通信システム1のサポート装置400が提供するユーザインターフェイス画面のさらに別の一例を示す模式図である。図13を参照して、ユーザインターフェイス画面470は、各区間の寄与率を含む。
FIG. 13 is a schematic diagram showing still another example of a user interface screen provided by
ユーザは、ユーザインターフェイス画面470を参照して、区間毎の寄与率を参照することで、いずれの障害箇所を分離するのかをより容易に選択できる。
By referring to the
(e3:情報提供の形態)
上述したような情報提供については、上述したようなサポート装置400上に表示されるユーザインターフェイス画面を用いる形態に限られず、以下のような任意の形態が可能である。
(e3: form of information provision)
The provision of information as described above is not limited to the form using the user interface screen displayed on the
(1)サポート装置
上述したように、サポート装置400上に表示されるユーザインターフェイス画面を用いて、特定された障害箇所および関連する情報を表示するようにしてもよい。
(1) Support Device As described above, the user interface screen displayed on the
また、サポート装置400がPLC100により管理されるシステム定義変数(例えば、障害発生の有無や障害箇所を示すフラグ)の値を読み出して表示するようにしてもよい。
Further, the
また、サポート装置400がPLC100により管理されるイベントログ(例えば、障害発生の内容などのメッセージなどを含む)を読み出して表示するようにしてもよい。
Further, the
(2)HMI(Human Machine Interface)
PLC100と通信可能なHMIを通信システム1に設けてもよい。HMIは、サポート装置400と同様に、PLC100から読み出される各種情報を任意の方法で提供するようにしてもよい。
(2) HMI (Human Machine Interface)
An HMI that can communicate with the
(3)ユーザプログラム
PLC100が実行するユーザプログラム1104に記述された専用命令を用いて、各種情報を任意の方法で提供するようにしてもよい。専用命令としては、障害情報を取得するための命令、障害箇所の特定を開始/停止するための命令、障害箇所を分離/再接続するための命令などを含んでいてもよい。
(3) User Program Various information may be provided by any method using dedicated instructions written in the
上述したような情報をユーザへ提供することで、障害の発生および障害箇所の修繕をユーザに促すことができる。冗長化されたネットワークであっても、何らかの障害が発生すると、安定性が低下するので、障害箇所を修繕することで、より早期に元の安定性を確保できるようになる。 By providing the user with the information described above, it is possible to prompt the user to generate a failure and to repair the failure location. Even in a redundant network, if some kind of failure occurs, the stability will decrease, so by repairing the failure point, the original stability can be secured earlier.
<F.変形例>
上述した典型的な実施の形態に加えて、以下のような変形が可能である。なお、以下に示す変形は、任意の1または複数の適宜組み合わせて適用することが可能である。
(1)障害箇所の特定および分離の処理の開始条件
上述の実施の形態においては、エラー発生率が予め定められた障害発生基準を満たしている場合に、障害箇所の特定および分離の処理が開始される。このように、PLC100がエラー発生率やエラーフレーム数を監視し、予め定められた条件を満たした場合に、障害箇所の特定および分離の処理を自動的に開始するようにしてもよい。
<F. Variation>
In addition to the exemplary embodiments described above, the following variations are possible. It should be noted that any one or more of the modifications shown below can be applied in appropriate combination.
(1) Conditions for Starting Failure Point Identification and Isolation Processing In the above-described embodiments, when the error rate satisfies a predetermined failure occurrence criterion, the failure point identification and isolation processing is started. be done. In this way, the
あるいは、ユーザがサポート装置400を介して、専用の命令をPLC100に与えることで、障害箇所の特定および分離の処理を自動的に開始するようにしてもよい。
Alternatively, the user may give a dedicated instruction to the
さらにあるいは、専用の命令を含む任意の開始条件をユーザプログラム1104に記述しておき、PLC100がユーザプログラム1104を実行することで、記述された開始条件が満たされたときに、障害箇所の特定および分離の処理を自動的に開始するようにしてもよい。
Alternatively, an arbitrary start condition including a dedicated instruction is described in the
なお、障害発生基準についてもユーザが任意に設定できるようにしてもよい。例えば、障害発生基準として任意のしきい値を用いることで、エラー発生率が予め定められたしきい値以下である場合には、ネットワークに生じる障害とみなさないようにしてもよい。
(2)統計情報
統計情報としては、任意の観点の情報を用いることができる。
Note that the failure occurrence criteria may also be arbitrarily set by the user. For example, by using an arbitrary threshold as a failure occurrence criterion, if the error occurrence rate is equal to or less than a predetermined threshold, it may not be regarded as a failure occurring in the network.
(2) Statistical Information As the statistical information, information from any point of view can be used.
例えば、単位時間当たり(例えば、1秒毎)に発生する異常の頻度を統計情報として用いてもよいし、単位フレーム数(例えば、1000フレーム毎)に対する異常の度合いを統計情報として用いてもよい。さらに、異常の発生数(エラーカウント)の時間的変化を統計情報として用いてもよい。 For example, the frequency of anomalies occurring per unit time (for example, every second) may be used as statistical information, or the degree of anomalies relative to the number of unit frames (for example, every 1000 frames) may be used as statistical information. . Furthermore, temporal changes in the number of occurrences of anomalies (error counts) may be used as statistical information.
また、統計情報として用いる単位時間および単位フレーム数については、ユーザが任意に設定できるようにしてもよい。
(3)分離および復旧
障害箇所を特定した後に、当該特定した障害箇所を分離した状態に維持する処理例について説明したが、分離するか否かについては、ユーザが任意に選択できるようにしてもよい。この場合には、例えば、障害箇所を特定できるような情報をユーザに通知しつつ、ユーザからの分離の指示を受けた場合に限って、当該障害箇所を分離するようにしてもよい。
Also, the unit time and the number of unit frames used as statistical information may be arbitrarily set by the user.
(3) Separation and Recovery Although the processing example of maintaining the identified failure location in a separated state after identifying the failure location has been described, the user can arbitrarily select whether or not to isolate the failure location. good. In this case, for example, while notifying the user of information that enables the location of the failure to be identified, the location of the failure may be isolated only when an instruction for isolation is received from the user.
ユーザからの分離の指示は、ユーザがサポート装置400を操作してPLC100に与えられてもよいし、PLC100が実行するユーザプログラム1104に記述された専用命令を用いてPLC100に与えられてもよい。
The instruction for separation from the user may be given to
また、ネットワークに発生した障害の要因が取り除かれた場合には、障害箇所を含む区間の分離を任意の方法で解除(復旧)できるようにしてもよい。例えば、PLC100は、論理的に切断した区間において、ケーブルが物理的に取り外しおよび再接続されることを検知すると、当該論理的に切断した区間の分離を解除してもよい。あるいは、ユーザがサポート装置400を操作して、切断した区間を再接続するようにPLC100へ指示するようにしてもよい。
(4)処理の実行主体
上述の説明においては、マスタとして機能するPLC100がすべての処理を実行する例について説明したが、これに限らず、マスタとして機能するPLC100に加えて、他の装置が処理の一部または全部を実行するようにしてもよい。
In addition, when the cause of the fault that occurred in the network is removed, the isolation of the section including the fault location may be released (restored) by an arbitrary method. For example, when the
(4) Execution entity of processing In the above description, an example in which the
他の装置としては、PLC100に接続されるサポート装置400であってもよいし、サポート装置400以外の任意の情報処理装置であってもよい。さらに、いわゆるクラウド上にあるコンピューティングリソースを用いて、本実施の形態に従う処理を実現してもよい。
The other device may be the
<G.冗長化されたネットワーク>
上述の説明では、中継デバイス300を用いた冗長化されたネットワークの例について説明したが、これに限らず他の構成を採用してもよい。
<G. Redundant network>
In the above description, an example of a redundant network using the
図14は、本実施の形態に従う通信システム1で採用可能な冗長化されたネットワークの一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of redundant networks that can be employed in
図14(A)には、3つ以上のポートを有する中継デバイス300を用いた冗長化されたネットワークの例を示す。中継デバイス300は、ポートを3つ以上有することで、ジャンクション冗長性(Junction Redundancy)を提供する。図14(A)に示す冗長化されたネットワークにおいては、PLC100のフィールドネットワークコントローラ112(通信部)および複数の機能デバイス200に接続された中継デバイス300を含む。
FIG. 14A shows an example of a redundant network using
図14(B)には、2つ以上のポート151,152を有するPLC100を用いた冗長化されたネットワークの例を示す。PLC100は、ポートを2つ以上有することで、ケーブル冗長性(Cable Redundancy)を提供する。図14(B)に示す冗長化されたネットワークにおいては、PLC100のフィールドネットワークコントローラ112(通信部)は、それぞれ異なる機能デバイス200に接続された複数のポートを有している。
FIG. 14B shows an example of a redundant
また、図14(A)に示す中継デバイス300、および、図14(B)に示すPLC100を任意に組み合わせて冗長化されたネットワークを構成してもよい。
Moreover, the
本実施の形態に従う通信制御方法は、上述した構成例に限らず任意の冗長化されたネットワークに対して適用可能である。また、通信プロトコルとしても、EtherCATに限らず、フレームあるいはパケットなどのデータを順次転送する通信プロトコルに適用可能である。 The communication control method according to this embodiment is applicable not only to the configuration example described above but also to any redundant network. Also, the communication protocol is not limited to EtherCAT, and can be applied to any communication protocol that sequentially transfers data such as frames or packets.
<H.付記>
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
<H. Note>
The present embodiment as described above includes the following technical ideas.
[構成1]
フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続される通信部(112)を備え、前記ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されており、前記ネットワークには1または複数のデバイス(200,300)が接続されており、
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報(160)を収集する収集部(50;1122)と、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断する接続管理部(60)と、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する特定部(70)とを備える、通信装置。
[Configuration 1]
It comprises a communication unit (112) connected to a network configured so that frames make a round trip, at least a part of the route of the network is redundant, and one or more devices (200, 300) are connected to the network. ) is connected and
a collection unit (50; 1122) for collecting statistical information (160) about frames transmitted through the network;
a connection management unit (60) that logically disconnects the section between the two devices by sending a command to the two devices;
A communication device, comprising: an identification unit (70) that identifies a section in which a fault occurs based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
[構成2]
前記接続管理部は、前記障害が発生している区間を前記ネットワークから分離した状態を維持する、構成1に記載の通信装置。
[Configuration 2]
The communication device according to
[構成3]
前記接続管理部は、ユーザ操作に従って、前記障害が発生している区間を前記ネットワークから分離する、構成1または2に記載の通信装置。
[Configuration 3]
3. The communication device according to
[構成4]
前記統計情報は、前記通信装置から送信されたフレーム数に対する、消失したフレームおよびエラーが発生したフレームの数の割合を示すエラー発生率を含む、構成1~3のいずれか1項に記載の通信装置。
[Configuration 4]
The communication according to any one of
[構成5]
前記特定部は、論理的に接続した区間毎の前記エラー発生率が抑制される度合いに基づいて、前記障害が発生している区間である可能性を決定する、構成4に記載の通信装置。
[Configuration 5]
The communication device according to
[構成6]
前記特定部は、前記統計情報が予め定められた条件を満たした場合に、前記障害が発生している区間を特定する処理を開始する、構成1~5のいずれか1項に記載の通信装置。
[Configuration 6]
The communication device according to any one of
[構成7]
前記接続管理部は、隣接する2つのデバイスを順次選択し、当該選択した2つのデバイスに対してポートをクローズするコマンドを送信し、その後、当該選択した2つのデバイスに対してポートをオープンするコマンドを送信する、構成1~6のいずれか1項に記載の通信装置。
[Configuration 7]
The connection management unit sequentially selects two adjacent devices, transmits a port closing command to the selected two devices, and then a port opening command to the selected two devices. 7. The communication device according to any one of
[構成8]
前記障害が発生している区間を外部へ通知するための通知部をさらに備える、構成1~7のいずれか1項に記載の通信装置。
[Configuration 8]
8. The communication device according to any one of
[構成9]
フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続された通信装置(100)で実行される通信制御方法であって、前記ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されており、前記ネットワークには1または複数のデバイス(200;300)が接続されており、前記通信制御方法は、
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップ(S2,S12)と、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップ(S8,S10)と、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップ(S14,S16)とを備える、通信制御方法。
[Configuration 9]
A communication control method executed by a communication device (100) connected to a network configured so as to make one round of frames, wherein at least a part of the route of the network is made redundant, and the network has one Or a plurality of devices (200; 300) are connected, and the communication control method is
collecting statistical information about frames transmitted over the network (S2, S12);
a step of logically disconnecting the section between the two devices by sending a command to the two devices (S8, S10);
A communication control method comprising steps (S14, S16) of identifying a section in which a fault occurs based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
[構成10]
フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続されたコンピュータ(100)で実行される通信制御プログラム(1102)であって、前記ネットワークの少なくとも一部の経路は冗長化されており、前記ネットワークには1または複数のデバイス(200;300)が接続されており、前記通信制御プログラムはコンピュータに、
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップ(S2,S12)と、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップ(S8,S10)と、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップ(S14,S16)とを実行させる、通信制御プログラム。
[Configuration 10]
A communication control program (1102) executed by a computer (100) connected to a network configured to make one round of frames, wherein at least a part of a route of the network is made redundant, and the network includes: is connected to one or more devices (200; 300), and the communication control program is provided to the computer,
collecting statistical information about frames transmitted over the network (S2, S12);
a step of logically disconnecting the section between the two devices by sending a command to the two devices (S8, S10);
A communication control program for executing steps (S14, S16) of identifying a section in which a fault occurs based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
<I.利点>
本実施の形態に係る通信システムは、ネットワークに含まれる各区間について、障害が発生しているか否かを確実に判断できるので、何らかの障害が発生している場合には、当該障害を確実に除去等できる。このような障害の特定および分離が行える機能を実行することで、冗長化されたネットワークにおける安定性を維持することができる。
<I. Advantage>
The communication system according to the present embodiment can reliably determine whether or not a failure has occurred in each section included in the network. etc. By performing such fault identification and isolation functions, stability can be maintained in a redundant network.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
1 通信システム、20,21,22,23,24,25,26 ケーブル、50 収集モジュール、60 接続管理モジュール、70 特定モジュール、100 PLC、102,202,302,402 プロセッサ、104,204,304,404 メインメモリ、110,210,310,410 ストレージ、112,212 フィールドネットワークコントローラ、114 ローカルバスコントローラ、116 機能ユニット、118,228 内部バス、151,152 ポート、160 統計情報、200 機能デバイス、206,306 制御回路、220 機能モジュール、251,351 第1ポート、252,352 第2ポート、300 中継デバイス、312 フィールドネットワークインターフェイス、353 第3ポート、400 サポート装置、406 入力部、408 表示部、412 通信コントローラ、416 光学ドライブ、418 記憶媒体、424 USBコントローラ、450,470 ユーザインターフェイス画面、452 ネットワーク構成図、454 強調表示、456 分離済マーク、458 ダイアログ、460 カーソル、462 寄与率、1102 システムプログラム、1104 ユーザプログラム、1122 ネットワーク管理モジュール、4102 OS、4104 開発プログラム。 1 communication system, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 cable, 50 collection module, 60 connection management module, 70 identification module, 100 PLC, 102, 202, 302, 402 processor, 104, 204, 304, 404 main memory, 110, 210, 310, 410 storage, 112, 212 field network controller, 114 local bus controller, 116 functional unit, 118, 228 internal bus, 151, 152 port, 160 statistical information, 200 functional device, 206, 306 control circuit, 220 function module, 251, 351 first port, 252, 352 second port, 300 relay device, 312 field network interface, 353 third port, 400 support device, 406 input section, 408 display section, 412 communication controller, 416 optical drive, 418 storage medium, 424 USB controller, 450,470 user interface screen, 452 network diagram, 454 highlight, 456 separated mark, 458 dialog, 460 cursor, 462 contribution rate, 1102 system program, 1104 User Program, 1122 Network Management Module, 4102 OS, 4104 Development Program.
Claims (10)
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集する収集部と、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断する接続管理部と、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定する特定部とを備える、通信装置。 comprising a communication unit connected to a network configured so that frames circulate, at least a part of the route of the network being redundant, and one or more devices being connected to the network;
a collection unit for collecting statistical information about frames transmitted through the network;
a connection management unit that logically disconnects a section between the two devices by sending a command to the two devices;
and an identifying unit that identifies a section in which a fault occurs based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップと、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップと、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップとを備える、通信制御方法。 A communication control method executed by a communication device connected to a network configured so that frames circulate, wherein at least a part of a route of the network is made redundant, and the network has one or more A device is connected, and the communication control method includes:
collecting statistical information about frames transmitted through the network;
sending a command to two devices to logically disconnect the interval between the two devices;
and identifying a section in which a failure occurs based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
前記ネットワークを伝送するフレームについての統計情報を収集するステップと、
2つのデバイスに対してコマンドを送信することで、当該2つのデバイスの間の区間を論理的に切断するステップと、
前記ネットワークに含まれる区間を論理的に切断したときの前記統計情報の変化に基づいて、障害が発生している区間を特定するステップとを実行させる、通信制御プログラム。 A communication control program executed by a computer connected to a network configured to allow frames to circulate, wherein at least a part of the route of the network is redundant, and one or more devices are connected to the network. is connected, and the communication control program is connected to the computer,
collecting statistical information about frames transmitted through the network;
sending a command to two devices to logically disconnect the interval between the two devices;
and identifying a section in which a fault has occurred based on a change in the statistical information when the section included in the network is logically disconnected.
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